BMW i3 上市时,除了不遗余力宣传其节能环保特性外,还对其 CFRP 车架着墨甚多。CFRP,即碳纤维增强塑料,是一种质量轻、强度高、易塑造的复合材料。比如 BMW i3 的车架,即其所谓的 Life 模块,全部都是采用这种材料制造的,比铝材质还要轻 30%。BMW 的车型中,除了 i 系列外,M 系列也用到了 CFRP,但没有 i 系列如此「大肆铺张」。
现在,连 BMW 的轮毂也要「碳纤维」化了。日前在慕尼黑的「创新日」(Innovation Days)上,BMW 对外展示了其研发的全 CFRP 以及混合材质轮毂。其中,完全由 CFRP 制造的轮毂要比传统的铝合金轮毂轻 35%左右,而 CFRP 与铝合金(用来制作轮辐)混合的版本,则要轻 25%。
据悉,这样的 CFRP 轮毂将在未来一到两年内推向市场。届时,BMW 将成为全球第一家装配 CFRP 轮毂的汽车制造商。这是该公司 EfficientDynamics 战略的重要一环——打造终极轻量化车身。质量轻了,也就意味着摩擦阻力降低,也就意味着优化性能与耗能。不过,作为一种高级材质,CFRP 的成本比铝材质要略贵。尤其是在全铝车身还未普及的情况,CFRP 要得到市场的宠幸还需要一定的时日。
即便是对 BMW 这样的「碳纤维」忠粉来讲,CFRP 也只是应用在了 i 系列以及 M 系列的几款车上。其中,i3 是 CFRP 材料在量产整车上的第一次大面积应用。CFRP 既是 BMW 对 i 系列所下的定义,也是优化电动汽车续航表现的一种解决方案。因为在电动汽车的所有零部件中,电池是质量最大的一部分,所以必须要尽最大程度减轻车身的质量。
总结下 CFRP 的优点:不仅质量变轻,强度也更高。此外,CRRP 材料的适当布局(比如车顶),还能调整(降低)车辆的重心,达到 50:50 的前后配重比。此前 BMW i 系列的公关经理 Manuel Sattig 还表示,CFRP 材料由于可塑性很强,所以可以降低车辆的修理费用甚至保险费用。这是由 CFRP 的特殊生产工序决定的,与铁、铝等金属材料相比,CFRP 具有很好的改造特性,且无需采用新的模具。简而言之:破哪儿补哪。
虽然碳纤维的制造成本要远远高于铝材质,但要注意 CFRP 与碳纤维并不是一回事。前者是碳纤维与各种树脂复合而成,比纯粹的碳纤维材料成本要低很多,跟铝相比很有竞争力。
除了 i 系列,目前 M3、M4 以及 M6 车型均有 CFRP 材料的小范围应用,比如车顶、保险杠等。不过,包括 i3 的 Life 车架在内,这些都是「静态」的应用,BMW 还计划在今后用 CFRP 材料制造「动态」件,比如旋转的轮毂,这对于 CFRP 的性能是一种新的考验。要注意的是,在全新 M 系列中,由 CFRP 制造的一体式传动轴已经成为标配,这降低了转动惯量,油门相应更加敏捷。
BMW 的 CFRP 材料来自一家它与 SGL 集团合资的公司。其制造流程大致是,由位于美国摩西湖(Moses Lake)的工厂对原材料进行初步加工,然后再经历德国的瓦克尔斯多尔夫(Wackersdorf)与兰茨胡特(Landshut)两地工厂,最后在莱比锡(Leipzig)进行组装。
目前,BMW 是全球第一家也是唯一一家,掌握了 CFRP 在量产汽车中应用技术的汽车制造商。